Boi Duong Vat Li 9 - Nghe An

Chú ý - điểm sáng là giao của chùm sáng tớivật thật hoặc giao của chùm sáng tới kéo dài vật ảo - ảnh của điểm sáng là giao của chùm phản xạảnh thật,hoặc giao của chùm phản xạ kéo dàiảnh

Ôn tập : Quang học 7

A Lý thuyết

1/ Khái niệm cơ bản:

- Ta nhận biết đợc ánh sáng khi có ánh sáng đi vào mắt ta

- Ta nhìn thấy đợc một vật khi có ánh sáng từ vật đó mang đến mắt ta ánh sáng ấy có thể do vật tự nó phát ra (Nguồn sáng) hoặc hắt lại ánh sáng chiếu vào nó Các vật ấy đợc gọi

là vật sáng.

- Trong môi trờng trong suốt và đồng tính ánh sáng truyền đi theo 1 đờng thẳng

- Đờng truyền của ánh sáng đợc biểu diễn bằng một đờng thẳng có hớng gọi là tia sáng.

- Nếu nguồn sáng có kích thớc nhỏ, sau vật chắn sáng sẽ có vùng tối

- Nếu nguồn sáng có kích thớc lớn, sau vật chắn sáng sẽ có vùng tối và vùng nửa tối

- Nếu đặt một vật trớc gơng phẳng thì ta quan sát đợc ảnh của vật trong gơng.

+ ảnh trong gơng phẳng là ảnh ảo, lớn bằng vật, đối xứng với vật qua gơng

+ Vùng quan sát đợc là vùng chứa các vật nằm trớc gơng mà ta thấy ảnh của các vật đó khi nhìn vào gơng

+ Vùng quan sát đợc phụ thuộc vào kích thớc của gơng và vị trí đặt mắt

3 Gơng Phẳng

4 Gơng cầu lồi

5 Gơng cầu lõm

6 Chú ý

- điểm sáng là giao của chùm sáng tới(vật thật) hoặc giao của chùm sáng tới kéo dài (vật ảo)

- ảnh của điểm sáng là giao của chùm phản xạ(ảnh thật),hoặc giao của chùm phản xạ kéo dài(ảnh ảo)

- một tia sáng SI tới gơng phẳng,để tia phản xạ từ gơng đi qua một điểm M cho trớc thì tia tới phải có đờng kéo dài đi qua ảnh của điểm M

- Quy ớc biểu diễn một chùm sáng bằng cách vẽ 2 tia giới hạn của chùm sáng đó chùm tia sáng

từ điểm S tới gơng giới hạn bởi 2 tia tới đi sát mép gơng,chùm tia giới hạn tơng ứng có đờng kéo dài đi qua ảnh của S

- có 2 cách vẽ của một điểm sáng:

+ Vận dụng tính chất đối xứng của vật và ảnh qua mặt gơng

+ Vận dụng định luật phản xạ ánh sáng và kiến thức 4 ở trên

- có 2 cách vẽ tia phản xạ của một tia tới cho trớc:

+ Vận dụng định luật phản xạ ánh sáng:vẽ pháp tuýến,đo góc tới,vẽ tia phản xạ sao cho góc phản xạ bằng góc tới

+ Vận dụng kiến thức 4 ở trên: Vẽ ảnh của điểm sáng,vẽ tia phản xạ có đờng keó dài

đi qua ảnh của điểm sáng

(Tơng tự củng có 2 cách vẽ tia tới của một tia phản xạ cho trớc)

- ảnh của một vật tạo bởi gơng phẳng là tập hợp ảnh của các điểm sáng trên vật,do đó để vẽ ảnh

của một vật ta vẽ ảnh của một số điểm đặc biệt trên vật rồi nối lại

- Trong hệ gơng ánh sáng có thể bị phản xạ nhièu lần,cứ mỗi lần phản xạ thì tạo ra một ảnh của

điểm sáng.ảnh tạo bởi gơng lần trớc là vật của gơng ở lần phản xạ tiếp theo

B Bài tập:

I Loại 1: Bài tập về sự truyền thẳng của ánh sáng

Ph

chắn sáng hình tròn sao cho đĩa song song với màn và điểm sáng nằm trên trục đi qua tâm và vuông góc với đĩa.

a) Tìm đờng kính của bóng đen in trên màn biết đờng kính của đĩa d = 20cm và đĩa cách điểm sáng 50 cm.

b) Cần di chuyển đĩa theo phơng vuông góc với màn một đoạn bao nhiêu, theo chiều nào để ờng kính bóng đen giảm đi một nửa?

đ-c) Biết đĩa di chuyển đều với vận tốc v= 2m/s Tìm vận tốc thay đổi đờng kính của bóng đen d) Giữ nguyên vị trí của đĩa và màn nh câu b thay điểm sáng bằng vật sáng hình cầu đờng kính

d 1 = 8cm Tìm vị trí đặt vật sáng để đờng kính bóng đen vẫn nh câu a Tìm diện tích của vùng nửa tối xung quanh bóng đen?

Giải

a) Gọi AB, A’B’ lần lợt là đờng kính của đĩa và của bóng đen Theo định lý Talet ta có:

cm SI

SI AB B A SI

SI B

A

AB

80 50

200 20 ' ' ' ' '

b) Gọi A 2 , B 2 lần lợt là trung điểm của I’A’ và I’B’ Để đờng kính bóng đen giảm đi một nửa(tức là A 2 B 2 ) thì đĩa AB phải nằm ở vị trí A 1 B 1 Vì vậy đĩa AB phải dịch chuyển về phía màn Theo định lý Talet ta có :

cm SI

B A

B A SI SI

SI B A

B A

100200.40

20'

1 1 1 1

2 2

1

Vậy cần dịch chuyển đĩa một đoạn II 1 = SI 1 – SI = 100-50 = 50 cm

c) Thời gian để đĩa đi đợc quãng đờng I I 1 là:

B2B'

Tốc độ thay đổi đờng kính của bóng đen là:

v’ =

t

BA -B

=

25 , 0

4 , 0 8 ,

0 −

= 1,6m/s d) Gọi CD là đờng kính vật sáng, O là tâm Ta có:

4

14

180

20

3 3

3 3

3

′+

A

B A I

3 ′ =

B A

CD MI

MO

3

40 3

100 5

2 5

2 5

2 20

8

3 3

3 3

40 3

100

=

=

−

Vậy đặt vật sáng cách đĩa một khoảng là 20 cm

- Diện tích vùng nửa tối S = 2 2 2 2 2

2 ) 14,3 80( 40 ) 15080

B i 2 À : Ngời ta dự định mắc 4 bóng đèn tròn ở 4 góc của một trần nhà hình vuông, mỗi cạnh 4

m và một quạt trần ở đúng giữa trần nhà, quạt trần có sải cánh là 0,8 m (khoảng cách từ trục đến đầu cánh), biết trần nhà cao 3,2 m tính từ mặt sàn Hãy tính toán thiết kế cách treo quạt trần để khi quạt quay, không có điểm nào trên mặt sàn loang loáng.

Giải Để khi quạt quay, không một điểm nào trên sàn sáng loang loáng thì bóng của đầu mút

cánh quạt chỉ in trên tờng và tối đa là đến chân tờng C,D vì nhà hình hộp vuông, ta chỉ xét trờng hợp cho một bóng, còn lại là tơng tự.

Gọi L là đờng chéo của trần nhà thì L = 4 2= 5,7 m

Khoảng cách từ bóng đèn đến góc chân tờng đối diện:

S 1 D = H2 −L2 = ( 3 , 2 ) 2 + ( 4 2 ) 2 =6,5 m

T là điểm treo quạt, O là tâm quay của quạt

A,B là các đầu mút khi cánh quạt quay.

Xét ∆S 1 IS 3 ta có

m L

H R IT S S

AB OI

2,3.8,0.22.2

3 1 3

Khoảng cách từ quạt đến điểm treo: OT = IT – OI = 1,6 – 0,45 = 1,15 m

Vậy quạt phải treo cách trần nhà tối đa là 1,15 m.

A3

B3D

B2B’ I’ A’

A2

I3O

L T

I

B A

3

D C

O H

R

B i 3: Một điểm sáng S cách màn một khoảng cách SH = 1m Tại trung điểm M của SH ngà ời

ta đặt tấm bìa hình tròn, vuông góc với SH

a- Tính bán kính vùng tối trên màn nếu bán kính bìa là R = 10 cm

b- Thay điểm sáng S bằng một hình sáng hình cầu có bán kính R = 2cm

Tìm bán kính vùng tối và vùng nửa tối

Đs: a) 20 cm b) Vùng tối: 18 cm Vùng nửa tối: 4 cm BÀi 4: Một ngời có chiều cao h, đứng ngay dới ngọn đèn treo ở độ cao H (H > h) Ngời này

b-ớc đi đều với vận tốc v Hãy xác định chuyển động của bóng của đỉnh đầu in trên mặt đất

h H

H

ì

−

Bài 5: Các tia sáng Mặt Trời rọi lên một gơng

phẳng nằm ngang dới một góc nào đó thì phản xạ

và chiếu lên một màn thẳng đứng Một tấm

không trong suốt chiều cao H nằm vuông góc

trên mặt gơng (hình bên) Hãy xác định kích thớc

của bóng tối trên màn màn không nhận đợc các

tia sáng Mặt Trời rọi trực tiếp

Bài 6: Một ngời có chiều cao AB đứng gần một cột điện CD Trên đỉnh cột có một bóng đèn nhỏ Bóng ngời có chiều dài A’ B’ a) Nếu ngời đó bớc ra xa cột thêm c = 1,5m, thì bóng dài thêm d = 0,5m Hỏi nếu lúc ban đầu ngời đó đi vào gần thêm c = 1m thì bóng ngắn đi bao nhiêu? b) Chiều cao cột điện là 6,4m.Hãy tính chiều cao của ngời? Giải: D a) Đặt AC = b; AB’ = a * Ta có pt lúc đầu: AB = AB’ = a (1)

CD CB’ a+b * Khi lùi ra xa: AB = A1B’1 = a + d CD CB’1 (a+d) + (b+c)

B1 B  AB = a + 0,5 (2)

CD a + b + 2 * Khi tiến lại gần: AB = a – x = a - x (3)

a b CD a –x +(b -1) a + b – (x + 1) B’ 1 B’ A1 A C

Từ (1) và (2)  AB = a = a + 0,5 = 0,5 (4)

CD a +b a + b +2 2

Từ (3)  AB = a = a - x = x (5)

CD a +b a + b – (x + 1) x + 1 Từ (4) và (5)  0,5 = x =  x = 1/3 (m)

2 x + 1

- Dựa vào định luật phản xạ ánh sáng.

+ Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến tại điểm tới.

+ Góc phản xạ bằng góc tới.

- Dựa vào tính chất ảnh của vật qua gơng phẳng:

+ Tia phản xạ có đờng kéo dài đi qua ảnh của điểm sáng phát ra tia tới.

Bài 1: Hai tia sáng song song đi trong cùng mặt

phẳng tới rọi lên cùng một gơng phẳng (hình

bên) Hãy chứng minh rằng hai tia phản xạ cũng

song song với nhau

Bài 2: Hai tia sáng đi trong cùng mặt phẳng theo

hai phơng vuông góc với nhau rọi tới cùng một

g-ơng phẳng (hình bên) Hãy chứng minh rằng hai

tia phản xạ cũng vuông góc với nhau

nhau A, B là hai điểm nằm trong khoảng 2 gơng Hãy trình bày cách vẽ đờng đi của tia sáng từ A phản xạ lần lợt trên 2 gơng M, N rồi truyền đến B trong các trờng hợp sau:

a,b) Gọi A’ là ảnh của A qua M, B’ là ảnh của B qua N.

Tia phản xạ từ I qua (M) phải có đờng kéo dài đi qua A’ Để tia phản xạ qua (N) ở J đi qua

điểm B thì tia tới tại J phải có đờng kéo dài đi qua B’ Từ đó trong cả hai trờng hợp của α ta có cách

vẽ sau:

- Dựng ảnh A’ của A qua (M) (A’ đối xứng A qua (M)

- Dựng ảnh B’ của B qua (N) (B’ đối xứng B qua (N)

- Nối A’B’ cắt (M) và (N) lần lợt tại I và J

- Tia A IJB là tia cần vẽ.

c) Đối với hai điểm A, B cho trớc Bài toán chỉ vẽ đợc khi A’B’ cắt cả hai gơng (M) và(N)

B i 3: à Hai gơng phẳng (M) và (N) đặt song song quay mặt phản xạ vào nhau và cách nhau một khoảng AB = d Trên đoạn thẳng AB có đặt một điểm sáng S cách gơng (M) một đoạn SA = a Xét một điểm O nằm trên đờng thẳng đi qua S và vuông góc với AB có khoảng cách OS = h.

a) Vẽ đờng đi của một tia sáng xuất phát từ S phản xạ trên gơng (N) tại I và truyền qua O.

b) Vẽ đờng đi của một tia sáng xuất phát từ S phản xạ lần lợt trên gơng (N) tại H, trên gơng (M) tại K rồi truyền qua O.

c) Tính các khoảng cách từ I, K, H tới AB.

Giải

A’

A B B’

B’

B

I (M)

(N)

O

I

H S’

- Vì tia phản xạ từ IO phải có đờng kéo dài đi qua S’ (là ảnh của S qua (N).

- Cách vẽ: Lấy S’ đối xứng với S qua (N) Nối S’O’ cắt (N) tại I Tia SIO là tia sáng cần vẽ.

b) Vẽ đờng đi của tia sáng SHKO.

- Đối với gơng (N) tia phản xạ HK phải có đờng kéo dài đi qua ảnh S’ của S qua (N).

- Đối với gơng (M) để tia phản xạ từ KO đi qua O thì tia tới HK phải có đờng kéo dài đi qua

ảnh O’ của O qua (M).

Vì vậy ta có cách vẽ:

- Lấy S’ đối xứng với S qua (N); O’ đối xứng với O qua (M) Nối O’S’ cắt (N) tại H cắt (M)

tại K Tia SHKO là tia cần vẽ.

c) Tính IB, HB, KA.

Vì IB là đờng trung bình của ∆SS’O nên IB =

2 2

h

OS =

Vì HB //O’C =>

C S

BS C

BS

2 '

'

d

a d h d

a d a d

a d HB B S

A S AK A

S

B S AK

HB

.2

2.2

)(.)2(

a) Vẽ đờng đi của một tia sáng (trên mặt phẳng giấy vẽ)

đi từ ngoài vào lỗ A sau khi phản xạ lần lợt trên các gơng

G 2 ; G 3 ; G 4 rồi lại qua lỗ A đi ra ngoài.

b) Tính đờng đi của tia sáng trong trờng hợp nói trên.

Quãng đờng đi có phụ thuộc vào vị trí lỗ A hay không?

Giải

a) Vẽ đờng đi tia sáng.

- Tia tới G 2 là AI 1 cho tia phản xạ I 1 I 2 có đờng kéo dài đi qua A 2 (là ảnh A qua G 2 )

- Tia tới G 3 là I 1 I 2 cho tia phản xạ I 2 I 3 có đờng kéo dài đi qua A 4 (là ảnh A 2 qua G 3 )

- Tia tới G 4 là I 2 I 3 cho tia phản xạ I 3 A có đờng kéo dài đi qua A 6 (là ảnh A 4 qua G 4 )

(G1)

A

(G2)

(G3) (G4)

Mặt khác để tia phản xạ I 3 A đi qua đúng điểm A thì tia tới I 2 I 3 phải có đờng kéo dài đi qua A 3

(là ảnh của A qua G 4 ).

Muốn tia I 2 I 3 có đờng kéo dài đi qua A 3 thì tia tới gơng G 3 là I 1 I 2 phải có đờng kéo dài đi qua

A 5 (là ảnh của A 3 qua G 3 ).

Cách vẽ:

Lấy A 2 đối xứng với A qua G 2 ; A 3 đối xứng với A qua G 4

Lấy A 4 đối xứng với A 2 qua G 3 ; A 6 Đối xứng với A 4 qua G 4

Lấy A 5 đối xứng với A 3 qua G 3

Nối A 2 A 5 cắt G 2 và G 3 tại I 1 , I 2

Nối A 3 A 4 cắt G 3 và G 4 tại I 2 , I 3 , tia AI 1 I 2 I 3 A là tia cần vẽ.

b) Do tính chất đối xứng nên tổng đờng đi của tia sáng bằng hai lần đờng chéo của hình chữ nhật Đờng đi này không phụ thuộc vào vị trí của điểm A trên G 1

B i 5: Hai gà ơng phẳng M1 , M2 đặt song song có

mặt phản xạ quay vào nhau Cách nhau một đoạn

d Trên đờng thẳng song song với hai gơng có hai

điểm S, O với các khoảng cách đợc cho nh hình vẽ

a) Hãy trình bày cách vẽ một tia sáng từ S

đến gơng M1 tại I, phản xạ đến gơng M2 tại J rồi

B i 6: à Ba gơng phẳng (G1), (G21), (G3) đợc lắp thành

một lăng trụ đáy tam giác cân nh hình vẽ

Trên gơng (G1) có một lỗ nhỏ S Ngời ta chiếu

một chùm tia sáng hẹp qua lỗ S vào bên trong theo

phơng vuông góc với (G1) Tia sáng sau khi phản xạ

lần lợt trên các gơng lại đi ra ngoài qua lỗ S và không

bị lệch so với phơng của tia chiếu đi vào Hãy xác

định góc hợp bởi giữa các cặp gơng với nhau

Giải :

Vì sau khi phản xạ lần lợt trên các gơng, tia

phản xạ ló ra ngoài lỗ S trùng đúng với tia

chiếu vào Điều đó cho thấy trên từng mặt

phản xạ có sự trùng nhau của tia tới và tia ló

Điều này chỉ xảy ra khi tia KR tới gơng G3

theo hớng vuông góc với mặt gơng Trên hình

ˆ 5 ˆ 2 ˆ 2

A

0

72 ˆ 2 ˆ

Dựng ảnh S3 của S2 qua gơng CD

B2: Nối SS3 x CD tại I3; Nối S2I3 x BC tại I2; Nối S1 I 2 x AB tại I 1 ;

B3: Nối S I1 I 2 I 3 S ta đợc đờng truyền tia sáng cần vẽ

Chú ý : từ (1) các cạnh hbh // các đờng chéo ABCD nên ta có thể dựng đơn giản câu a:

(dựng hbh có 1 đỉnh là S’ nội tiếp trong hcn ABCD có các cạnh // với các đờng chéo của ABCD)

Bài 8: Hai mẩu gơng phẳng nhỏ nằm cách nhau

và cách một nguồn điểm những khoảng nh

nhau Góc ∝ giữa hai gơng phải bằng bao nhiêu

để sau hai lần phản xạ thì tia sáng

S a)Sau 2 lần phản xạ mà tia sỏng đi thẳng

tới nguồn thỡ tia sỏng vạch ra một tam giac đều Vỡ vậy gúc tới cỏc gương

i’ = i = 300 Góc phụ với chúng làƠ = 600

A i i’ i1 i’1 B ABO là  đều ∝ = 600

G1 Ơ Ơ G2 b) Để tia sáng quay trở lại nguồn theo

∝ đờng cũ thì nó phải rọi vuông góc lên gơng G2 ABO vuông tại

Loại 3 : Vận tốc chuyển động của ảnh qua G ơng.

Ph

nhau qua gơng phẳng)

Bài 1 Một ngời đứng trớc một gơng phẳng Hỏi ngời đó thấy ảnh của mình trong gơng chuyển

động với vận tốc bằng bao nhiêu khi:

a)Gơng lùi ra xa theo phơng vuông góc với mặt gơng với vận tốc v = 0,5m/s

b)Ngời đó tiến lại gần gơng với vận tốc v = 0,5m/s

Bài 2

Điểm sáng S đặt cách gơng phẳng G một đoạn

SI = d (hình vẽ) Anh của S qua gơng sẽ dịch

chuyển thế nào khi:

a)Gơng quay quanh một trục vuông góc với

mặt phẳng hình vẽ tại S.

b)Gơng quay đi một góc ∝ quanh một trục

vuông góc với mặt phẳng hình vẽ tại I

G I

I2 SI1I2 đồng dạng với  S2I1I2

Bài 3: Hai ngời A và B đứng trớc một gơng phẳng (hình vẽ) ∝∝

a) Hai ngời có nhìn thấy nhau trong gơng không?

b) Một trong hai ngời đi dẫn đến gơng theo phơng vuông góc với gơng thì khi nào họ thấy

a) Vẽ thị trờng của hai ngời.

- Thị trờng của A giới hạn bởi góc MA’N,

của B giới hạn bởi góc MB’N.

- Hai ngời không thấy nhau vì ngời này

ở ngoài thị trờng của ngời kia.

b) A cách gơng bao nhiêu m.

Cho A tiến lại gần Để B thấy đợc ảnh A’

của A thì thị trờng của A phải nh hình vẽ sau:

∆ AHN ~ ∆ BKN

KN

AN BK

AH

5 , 0 1

5 , 0

c) Hai ngời cùng đi tới gơng thì họ không nhìn thấy nhau trong gơng vì ngời này vẫn ở ngoài

thị trờng của ngời kia.

Loại 4: Xác định thị trờng của gơng.

“Ta nhìn thấy ảnh của vật khi tia sáng truyền vào mắt ta có đờng kéo dài đi qua ảnh của vật”

Phơng pháp: Vẽ tia tới từ vật tới mép của gơng Từ đó vẽ các tia phản xạ sau đó ta sẽ xác định

đợc vùng mà đặt mắt có thể nhìn thấy đợc ảnh của vật.

Bài 1: bằng cách vẽ hãy tìm vùng không gian

mà mắt đặt trong đó sẽ nhìn thấy ảnh của toàn bộ vật

sáng AB qua gơng G

Giải

A B

B

hA

A'

Dựng ảnh A’B’ của AB qua gơng Từ A’ và B’ vẽ các tia qua hai mép gơng Mắt chỉ có thể nhìn thấy cả A’B’ nếu đợc đặt trong vùng gạch chéo.

Bài 2: Một ngời cao 1,7m mắt ngời ấy cách đỉnh đầu 10 cm Để ngời ấy nhìn thấy toàn bộ ảnh của

mình trong gơng phẳng thì chiều cao tối thiểu của gơng là bao nhiêu mét? Mép dới của gơng phải cách mặt đất bao nhiêu mét?

Giải- Vật thật AB (ngời) qua gơng phẳng cho ảnh ảo A’B’ đối xứng.

- Để ngời đó thấy toàn bộ ảnh của mình thì kích thớc nhỏ nhất và vị trí đặt gơng phải thoã mãn đờng

đi của tia sáng nh hình vẽ.

Vậy chiều cao tối thiểu của gơng là 0,85 m

Gơng đặt cách mặt đất tối đa là 0,8 m

B i 3 à : Một ngời cao 1,65m đứng đối diện với một gơng phẳng hình chữ nhật đợc treo

a) Để mắt thấy đợc ảnh của chân thì mép dới

của gơng cách mặt đất nhiều nhất là đoạn IK

Xét ∆B’BO có IK là đờng trung bình nên :

IK =

m OA

BA

BO

75 , 0 2

15 , 0 65 , 1 2

b) Để mắt thấy đợc ảnh của đỉnh đầu thì mép

trên của gơng cách mặt đất ít nhất là đoạn JK

Xét ∆O’OA có JH là đờng trung bình nên :

OA 0 , 15

A B

(G)

A’

B’

B M

B' I

K

Bài4: Một hồ nớc yên tĩnh có bề rộng 8 m Trên bờ hồ có một cột trên cao 3,2 m có treo một bóng đèn

ở đỉnh Một ngời đứng ở bờ đối diện quan sát ảnh của bóng đèn, mắt ngời này cách mặt đất 1,6 m a) Vẽ chùm tia sáng từ bóng đèn phản xạ trên mặt nớc tới mắt ngời quan sát.

b) Ngời ấy lùi xa hồ tới khoảng cách nào thì không còn thấy ảnh ảnh của bóng đèn?

Gọi Vị trí đền là Đ, độ cao cột đèn là ĐH; chiều cao của mắt ngời là NM

Vùng nhìn thấy ảnh của ngọn đèn đợc giới hạn bởi tia phản xạ NM’ Khi ngời lùi xa hồ tới vị trí N’M’ thì bắt đầu không còn nhìn thấy ảnh của dèn nữa

a) Mắt có nhìn thấy ảnh S’ của S qua gơng không? Tại sao?

b) Mắt phải chuyển dịch thế nào trên trục Ix để nhìn thấy ảnh S’ của S Xác định khoảng cách

từ vị trí ban đầu của mắt đến vị trí mà mắt bắt đầu nhìn thấy ảnh S’ của S qua gơng.